DE8610959U1

DE8610959U1 - Thermostatventil für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen

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Publication number: DE8610959U1
Application number: DE19868610959
Authority: DE
Original assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Current assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1987-08-20

Description

	*tt a*	. IHÜH}eirefeietr.,e&. J".,	Zugelassener Vertreter beim
Paten'lanwalt	• t .. - · .._.. &diams; ...	Ö7ipo Cssllngen" ° · ·	Europäischen Patentamt
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Gustav Wahief GmbH u. Co 73Ö0 Esölihgen

14. April 1986 Anwaitsakte 4092

Thermostatventil für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatventil für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen der ansonsten im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

Bsi Temperaturrsgeleinrichtungen für Brennkraftmaschinen sind elektrische Stellantriebe für das VentilverschluBglied des Thermo-

10. !Statventiles bekannt. Diese Stellantriebe bestehen aus Drehantrieben, die über entsprechende getriebliche Mittel eine Translationsbewegung des Thermostatventiles oder eines Teiles dieses bewirken können. Das VentilverschluBglied besteht dabei aus einem Teller. Bei dieser Gestaltung muß der Stellantrieb wegen eines relativ großen Differenzdruckes am VentilverschluBglied eine relalativ große Leistung haben. Der Stellantrieb ist daher groB, schwer und teuer. Ferner ergeben sich Probleme bei Ausfall des Stellantriebes, da dann die Gefahr einer Überhitzung der Brennkraftmaschine besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem der Stellantrieb einfacher, kleiner und kompakter, leichter und billiger ist.

Die Aufgabe ist bei einpm Thermostatventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Ein solcher Stellantrieb kann klein, kompakt und leicht gestaltet sein« Er ist kostengünstig und bedarf in aller Regel keiner zusätzlichen, aufwendigen und teuren getrieblichen Übertragungsmittel. Vielmehr kann der Elektromagnet unmittelbar an das Ventilgehäuse angesetzt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus Anspruch und insbesondere aus Anspruch 3. Durch die Anordnung und üle Öffnungsfeder ist gewährleistet, daß bei Ausfall des Elektromagneten, z.B. bei Ausfall der Erregung der Magnetspule,das Ventilverschlußglied mittels der Öffnungsfeder selbsttätig in die Öffnungsstellung bewegt wird, in der ein Kühlmitteldurchgang von der Brennkraftmaschine hin zum Kühler mdglich ist, so daß eine etwaige Überhitzung fj und Beschädigung der Brennkraftmaschine zuverlässig verhindert ist.

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Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 4 - 16. Dadurch wird das Thermostatventil einfach, kostengünstig, funktionssicher und montagefreundlich. Die Funktionselemente des Thermostatventiles, nämlich das Ventilverschlußglied mit Ringteil und Öffnungsfeder zwischen beiden, können dank des beide axial gegen die Wirkung der Öffnungsfeder zusammenhaltenden Verlängerungsstückes als fertige Baueinheit komplett zusammengebaut und für den Einbau im Ventilgehäuse bereitgehalten werden. Zugleich wird dadurch ein etwaiger Austausch bei Beschädigung oder etwaiger Fehlfunktion erleichtert. Die Baueinheit kann als schnell und einfach austauschbares Ersatzteil bereitgehalten werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

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Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend |

allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrück- j lieh und als erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben . j

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt eines Thermostatventiles für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen, wobei sich dessen VentilverschluBglied bei der Darstellung links der Mittellinie in der Schließstellung befindet mit Freigäbe zum Bypass hin und in der Darstellung rechts der Mittellinie sich in der öffnungsstellung befindet mit Sperrung des Durchlasses zum Bypass.

Das Thermostatventil 10 für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen weist ein allgemein mit 11 bezeichnetes Ventilgehäuse auf, das hier z.B. zweiteilig ist. Der eine Teil besteht aus einem EinlaBstutzen 12, der an den Zufluß von der nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine anschließbar ist, so daß das Kühlmittel von dort in den EinlaBstutzen 12 gelangt. Der andere Teil des Ventilgehäuses 11 weist einen Auslaßstutzen 13 und einen davon durch eine Zwischenwand 14 getrennten Bypass-Auslaßstutzen 15 auf, die miteinander einstückig sind. An den Auslaßstutzen 13 ist der zum nicht gezeigten Kühler des Kühlkreislaufes führende Abfluß anschließbar. An den Bypass-Auslaßstutzen 15 ist eine im Kurzschluß zur nicht gezeigten Brennkraftmaschine zurückführende Bypassleitung anschließbar.

Der Durchfluß des Kühlmittels *: ■· Einlaßstutzen 12 zum Bypass-Auslaßstutzgn 15 und/oder zum Auslaßstutzsn 13 ist mittels eines Ventilverschlußgliedes 16 steuerbar,

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das als zylindrische Schieberhülse 17 ausgebildet ist. Die Schieberhülse 17 weist eine nicht durchbrochene zylindrische Wand 10 auf, deren in der Zeichnung untere axiale Stirnfläche eine Ventilfläche 19 bildet, die zur Steuerung des Kühlmitteldurchlasser» vom EinlaBstutzen 12 zum Auslaßstutzen 13 mit einer zugewandten axialen, ringförmigen Ventilsitzfläche 20 an einem Ringteil 21 zusammenarbeitet. Der Ringteil 21 ist zwischen den beiden Hälften des Ventilgehäuses 11 eingesetzt, die mittels Schrauben 22 verbunden sind, wodurch zugleich der Ringteil 21 zwischen beiden Teilen &tgr;-xial verspannt ist. Der Ringteil 21 enthält im Zentrum eine damit einstückige Scheibe 23, die über einzelne radial gerichtete Arme unter Belassung von Zwischenräumen 24 dazwischen mit dem äußeren Ring des Ringteiles 21 verbunden ist.

Die Schieberhülse 17 trägt am der Ventilfläche 19 gegenüberliegenden anderen Ende damit einstückige einzelne radiale Arme 25, zwischen denen Zwischenräume 26 gebildet sind, durch die hindurch das Kühlmittel in der links der Mittellinie gezeigten Schließstellung der Schieberhülse 17 vom Einlaßstutzen 12 zum Bypass-Auslaßstutzen 15 gelangen kann. Am der Ventilfläche 19 axial gegenüberliegenden anderen Ende ist die Wand 18 umgebogen unter Bildung einer dortigen zweiten Ventilfläche 27, die mit einer axial gegenüberliegenden Ventilsitzfläche 28 am Ventilgehäuse 11 zusamnvenwirkt. In der rechts der Mittellinie gezeigten üffnungsstellung der Schieberhülse 17 ist der Durchgang vom EinlaBstutzen 12 zum Auslaßstutzen 13 geöffnet, dagegen der Durchgang zum Bypass-Auslaßstutzen 15 dadurch geschlossen, daß die zweite Ventilfläche 27 auf der Ventilsitzfläche 28 dichtend aufsitzt. Die Zwischenwandung 14 enthält eine mit einem Dichtungsring 29 versehene Bohrung 30, in der die Schieberhülse 17 gleitend geführt ist.

Die Schieberhülse 17 wird von einem Stellantrieb 31 betätigt, der außen angeordnet ist. Der Stellantrieb 31 ist als Elektromagnet ä2 ausgebildet, der in einem Gehäuse 33

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* einen aus Eisen bestehenden Kern 34 und eine den Kern 34 mit Luftspalt dazwischen umgebende Magnetspule 35 enthält. Die Magnetspule 35 wird über eine Erregerleitung 35 gespeist, in der ein Widerstand 37 und ein Verstärker 36 ent- ^ halten sind. Der translatorisch bewegbare Kern 34 versteilt bei Erregung der Magnetspule 35 die Schieberhülse 17 zumindest in der einen Translationsrichtung gemäß Pfeil 39 von oben nach unten. Der Elektromagnet 32 ist als Proportionalmagnet ausgebildet, so daß die Verstellung der Schieber-IQ hülse 17 proportional zur Größe des jeweiligen Erregerstromes geschieht. Der Widerstand 37 ist nur schematisch angedeutet. Die Magnetspule 35 kann in Abhängigkeit verschiedener Kennfeldgrößen einer Brennkraftmaschine angesteuert werden, z.B. der Kühlmitteltemperatur, der Außentemperatür sowie weiterer sonstiger Größen.

An der Schieberhülse 17 greift eine üffnungsfeder 40 an, die uier aus einer zylindrischen, koaxialen Schraubenfeder Im Zentrum der Schieberhülse 17 besteht. Die öffnungsfeder 40 ist einerseits in der Zeichnung von unten her im Zentrumbereich 41 an der Schieberhülse 17 und mit ihrem gegenüberliegenden Ende an der Scheibe 23 abgestützt. Dabei ist die Uffnungsfeder 40 zusammengedrückt. Sie wirkt als Druckfeder, die in der Lage ist, bei Ausfall des Elektromagneten 32 die Schieberhülse 17 von ihrer links der Mittellinie gezeigten Schließstellung, bei der ein Durchgang vom Einlaßstutzen 12 zum Auslaßstutzen 13 gesperrt ist, selbsttätig in die rechts der Mittellinio gezeigte öffnungsstellung zu verschieben, in der der Durchgang vom Einlaßstutzen 12 zum Auslaßstutzen 13 geöffnet ist. Der Elektromagnet 32 arbeitet bei der Verstellung der Schieberhülse 17 gegen die Wirkung der Öffnungsfeder 40. Da das Ventilverschlußglied 16 axial durch die Zwischenräume 24 und 26 an beiden Enden offen ist, sind praktisch keine Differenzdrücke zu überwinden, so daß der Elektromagnet 32 trotz des Umstandes, daß dieser gegen die üffnungsfeder 40 arbeiten muß, relativ klein, kompakt und leicht und kosten-^ günstig gestaltet werden kann. Der Elsktrömägnet 32 ist

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; " 1 als komplette Baueinheit oben an das Ventilgehäuse 11 angej setzt und daran befestigt.

Zwischen dem Kern 34 und dem VentilverschluBglied 16 be- \ 5 findet sich ein Übertragungsstößel 42. Der Kern 34, der I Übertragungsstößel 42 und das VentilverschluBglied 16

i sind koaxial zueinander angeordnet. Dabei liegt der Über-

I tragungsstößel 42 mit seinem zum Kern 34 weisenden Ende

>l 43 an der zugewandten axialen Stirnfläche des Endes des

&iacgr; 10 Kernes 34 an. Am gegenüberliegenden Ende trägt der Über-I tragungsstößel 42 einen Anschlag 44,z.B. in Form eines

I Ringes, gegen den das VentilverschluBglied 16 untyr der

I Wirkung der Öffnungsfeder 40 mit dem Zentrumbereich 41

I axial angedrückt ist, wodurch der übertragungsstößel 42

I 15 mit seinem anderen Ende 43 gegen die axial zugewandte I Stirnfläche des Kernes 34 angedrückt ist. Der Dbertragungs-

i stößel 42 ist im Ventilgehäuse 11, und zwar im von der Ven-

I tilsitzflache 28 umgebenen Mittelbereich 45, axial ver-

I schiebbar geführt und dort durch eine Bohrung 46 aus dem

I 20 Vb.itilgehäuse 11 herausgeführt, so daß er in das Gehäuse I 33 des Elektromagenten 32 eingreifen kann. Zwischen dem Ven-

I tilgehäuse 11 und dem übertragungsstößel 42 befindet sich

f, nine Abdichtvorrichtung, die z.B. aus einer Dichtungsman-

jj schette, z.B. aus einem Faltenbalg, besteht, der einerseits

I 25 am Ventilgehäuse 11 und andererseits am Übertragungsstößel 42 angreift, von dem er durchsetzt ist. Dies ist nicht gej zeigt. Gemäß Zeichnung befindet sich in der Bohrung

46 links der Mittellinie als ein Ausführungsbeispiel ein Dichtungsring 47 in Form eines Ü-Ringes, der ^; 30 eine Abdichtung zwischen dem Ventilgehäuse 11 und dem herausgeführten Teil des Übert^a^crngsstößels 42 bewirkt. ^; Rechts der Mittellinie ist als anderer; Ausführungsbe?.-

' spiel ein Durchlaß gezeigt, der eine gewisse Spaltbreite

5 aufweisen kann, durch den das im Ventilgehäuse 11 befind-

35 liehe Kühlmittel auch in das Innere des Elektromagneten 32 gelangen und daraus wieder entweichen kann* sofer-n der Elektromagnet 32 als gekapselter Magnet ausgebildet ist, der Von Flüssigkeit umspült oder durchströmt, werden kann.

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Der Übertragungsstößel 42 weist ein daran anschließendes,
koaxiales Verlängerungsstück 48 gleichen Durchmessers auf,
das den Zentrumbereich 41 des Ventilverschlußgliedes 16
koaxial durchsetzt und bis hin zur Scheibe 23 des Ring-B teils 21 führt, die eine zentrale Bohrung 49 enthält, die
vom Verlängerungsstück 48 durchsetzt ist. Auf diese Weise
ist der Übertragungsstößel 42 an zwei axial in Abstand befindlichen Stellen zentriert und geführt, nämlich zum einen
in derBohrung 46 und zum anderen in der Bohrung 49. Am Ende

des Verlängerungsstückes 48, das axial über die Scheibe 23
vorsteht, befindet sich ein Anschlag 50^2.3. in Form eines
damit einstückigen Ringbundes. Durch diese Gestaltung kann
die Schieberhülse 17 mitsamt dem Übertragungsstößel 42 und
dessen Verlängerungsstück 40 sowie dem Ringteil 21 und der

Öffnungsfeder 40 zu einer eigenständigen, einbaufertigen

Baueinheit vereinigt werden, die dflnn zwischen das zweitei- j lige Ventilgehäuse 11 in beschriebener Weise eingesetzt $

wird. Der Anschlag 50 liegt dabei axial en der Scheibe 23 S an, wodurch die unter der Wirkung der Öffnungsfeder 40 f

axial voneinander weggedrückten Teile, nämlich die Schieber- f hülse 17 einerseits und der Ringteil 21 andererseits zusam- | mengehalten sind. |

Im Normalbetrieb des Kühlkreislaufes und bei noch nicht I

auf Betriebstemperatur erwärmter Brennkraftmaschine wird I

die Magnetspule 35 in beschriebener Weise erregt, wodurch |

der Kern 34 in der Zeichnung in Pfeilrichtung 39 nach unten 1

und aus dem Gehäuse 33 des Elektromagneten 32 herausge- J

schoben wird, zumindest so weit, daß über eine dadurch j

OQ erfolgte Verschiebung des Übertragungsstößels 42 die g

Schieberhülse 17 mit ihrer Ventilfläche 19 auf die Ven- j

tilsitzflache 20 gedrückt wird. Das VentilverschluBglied !

16 ist dann so geschlossen, daß das Kühlmittel vom Einlaß- \

stutzen 12 nicht in den Auslaßstutzen 13 und zum Kühler J

sondern vielmehr durch die Zwischenräume 24 und 26 in den |

Bypass-Auslaßstutzen 15 und damit unter Umgehung des Küh- ^:

lers direkt zur Brennkraftmaschine gelangen kann. Hat >

sich die Temperatur der Brennkraftmaschine erhöht, z.B. j

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auf Betriebstemperatur, wird die Magnetspule 35 entsprechend und derart erregt, daß der Kern 34 weniger weit nach unten verschoben wird und die üffnungsfeder 40 zumindest so weit wirksam WBrden kann, daß darüber die Schieberhülse

& 17 z, Bs in eine Mittelstellung zwischen den beiden Ventilsitzflachen 28 und 20 bewegt wird, so daß ein Teil des Kühlmittels in den Bypass-Auslaßstutzen 15 und ein anderer Teil in den Auslaßstutzen 13 gelangen kann, bis dann die Schieberhülse 17 die rechts der Mittellinie gezeigte öffnungsstellung einnimmt, in der ein Durchlaß zum Bypass-ÄusiaBstutzen 15 völlig gesperrt ist.

Der Stellantrieb 31 in Form des Elektromagneten 32 ist einfach, kostengünstig, kompakt und leicht. Er macht eine proportionale und feinfühlige Verstellung des Ventilverschlußgliedes 16 in Abhängigkeit verschiedener Kennfeldgrößen möglich. Sollte dieser Stellantrieb 31 ausfällen, z.B. bei Ausfall der Erregung der Magnetspule 35 oder aus sonstigen Gründen, ist durch dis Öffnungsfeder 40 sichergestellt, daß dann selbsttätig die Schieberhülse 17 in die rechts der Mittellinie gezeigte Öffnungsstellung verschoben wird, so daß für diesen Fall mit Sicherheit ein Kühlmittelverlauf vom Einlaßstutzen 12 zum Auslaßstutzen 13 und damit zum Kühler gewährleistet und eine Überhitzung der Brennkraftmaschine verhindert ist.

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Claims

Ansprüche

1, Thermostatvenii für das Kühlmittel von Brennkraftmaschinen, das ein von einem Stellantrieb (31) betätigtes Ventilverschlußglied (16) aufweist, welches zumindest eine zwischen einem Einlaß und einem Auslaß gebildete Ventilöffnung beherrscht und den KüMmitteldurchlaß durch diese Ventilöffnung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (31) als Elektromagnet (32) ausgebildet ist, dessen translatorisch bewegter Kern (34) bei der Frregung der Magnetspule (35) das Ventilverschlußglied (16) - vorzugsweise proportional zur Größe des Erregerstromes - zumindest in einer Translationsrichtung (Pfeil 39) verstellt.
2. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (32) als Proportionalmagnet ausgebildet ist»
3. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß am Ventilverschlußglied (16) eine öffnungsfeder (40) angreift, die einerseits am Ventilverschlußglied (16) und andererseits gegenüber dem Ventilgehäuse (11) abgestützt ist und gegen die der Elektromagnet (32) bei der Verstellung des Ventilverschlußgliedes (16)

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&idigr;&pgr; der einen Translatiorisrichtung (PFeil 39) arbeitet, wobei die Öffnungsfeder (40) das Ventilverschlußglied (16) bei Ausfall des Elektromagneten (32) selbsttätig in die Öffnungsstellung bewegt.
4. Thermostatventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektromagnet (32) eine der Öffnungskraft der Öffnungsfeder (40) entgegengerichtete Druckkraft auf das Ventilverschlußglied (16) ausübt.
5. Thermostatventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsfeder (40) aus einer zum Ventilverschlußglied (16) koaxialen zylindrischen Schraubenfeder gebildet ist.
6. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch einen Übertragungsstößel (42) zwischen dem Kern (34) des Elektromagneten

(32) und dem Ventilverschlußglied (16).
7. Thermostatventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (32) und das Ventilverschlußglied (16) koaxial zueinander angeordnet sind.
8. Thermostatventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsstößel (42) unter der Wirkung der öffnungsffeder (40) mit einem axialen Ende (43) am Kern (34) des Elektromagneten (32) und mit dem anderen, gegenüberliegenden Ende (44) am Ventilverschlußglied 116) anliegt und angedrückt ist.
9. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 6 - B, d a durch gekennzeichnet, daß der übertragungsstößel (42) im Ventilgehäuse (11) axial verschiebbar geführt ist und aus dem Ventilgehäuse (11)

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herausgeführt und zum Elektromagneten (32) hin gericht tet ist.
10* Thermostatventil nach Anspruch 9, dadurch ge" ß kennzeichnet, daß der Elektromagnet (32) als Baueinheit an das Ventilgehäuse (11) angesetzt und daran befestigt ist.
11. Thermostatventil nach Anspruch 10, dadurch g e kennzeichnet, daß zwischen dem Ventilgehäuse

(11) und dem herausgeführten Teil des Übertragungsstößels (42) eine Abdichtvorrichtung, insbesondere eine Dichtungsmanschette, z.B. ein Faltenbalg, ein Dichtungsring (47), z.B. ein O-Ring, oder statt dessen ein Durchlaß für das Kühlmittel vorgesehen ist.
12. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsstößel (42) ein das Ventilverschlußglied (16) koaxial durchsetzendes Verlängerungsstück (48) aufweist, das in axialem Abstand von dem herausgeführten Teil unmittelbar oder mittelbar am Ventilgehäuse (11) gehalten und verschiebbar geführt ist.
13. Thermostatventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsstück (4B) im Zentrum (23) eines die Ventilsitzfläche (20) tragenden Ringteiles (21) gehalten und geführt ist und an seinem freien Ende einen daran anschlagenden Anschlag (50), insbesondere Ringbund,trägt.
14. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußglied (16) als Schieberhülse (17) äusgebildet ist, die mit dem Übertragungsstößel (42) und dem eine ringförmige Ventilsitzfläche (20) tragenden Ringteil (21) und der Qffnungsfeder (40) zu einer eigenständigen, einbaufertigen Baueinheit vereinigt ist.

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15. Therfnöstätventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ventilsitzflache (20) tragende Ringteil (2.1) zwischen einem Einiaßstut^en (12), der an den Zufluß von der Brennkraftmäschirie anschÜeßbar ist, und einem Auslaßstutzen (13) angeordnet ist, der an den Abfluß zum Kühler der Brennkraftmaschine anschließbar ist,und daß die Schieberhülse (17) innerhalb einer dazu koaxialen Bohrung (30) in der Wandung (14) des Auslaßstutzens (13) gleitend und dicht gehalten und geführt ist, die den Auslaßstutzen (13) mit einem flypass-Auslaßstutzen (15) verbindet, an den eine zur Brennkraftmaschine zurückführende Bypassleitung anschließbar ist,
16. Thermostatventil nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daB das Ventilgehäuse (11) im Bereich des Pypass-Auslaßstutzens (15) eine ringförmige Ventilsitzfläche (28) aufweist, die derjenigen (20) des Ringteiles (21) axial gegenüberliegt, und daß die Schieberhülse (17) an ihrem axialen Ende, das der Ventilsitzfläche (28) zugewandt ist, eine gegen die Ventilsitzfläche (28) anpreßbare ringförmige Ventilfläche (27) trägt.